HU198530B - Process for improving of the filtring ability of watery solutions of hetero-polisacharids by enzim treatment - Google Patents

Description

A találmány tárgya heteropoliszacharidok, főleg xantán-gumik kezelése abból a célból, hogy megjavuljon ezek szűrhetősége és injektálhatósága. A találmány tárgya különösen teljes fermentlevek kezelése, amely kezelés által olyan vizes folyadékok keletkeznek, amelyeket kőolaj kiszorításához lehet alkalmazni részben kimerült lelőhelyen és ezáltal segíteni annak kinyerésében.

A Xanthomonas vagy Arthrobacter baktérium nemzetség vagy a Scleroticum gomba-nemzetség tagjainak működésével végzett szénlűdrát fermentációval nyert lieteropoliszacharodik vagy biopolimerek iparilag széles körben használatosak annak a tulajdonságuknak a következtében, hogy határozottan növelik a viszkozitást és sűrítő szerként szolgálnak.

A xantán-gumi típusú heteropoliszacharidok egyik ismert alkalmazási területe a kőolaj másodlagos és harmadlagos kinyerése. Ebben az alkalmazásban kb. 300 3000 ppm koncentrációjú híg vizes oldatokat használnak, hogy helyéből kimozdítsák az olajat részben kimerült készletéből. A xantán-gumikat az jellemzi, hogy kis koncentrációban is nagy a viszkozitásuk, nagyon közömbösek a sótartalomra és a sók termesztésére, és mechanikai igénybevétel közben nagy s stabilitásuk. Az ipari szinten készített oldatok azonban, akár fermentléből, akár az ilyen fermentlevekböl kicsapott és elkülönített porok hígításával készítve, azzal a nagy hátránnyal rendelkeznek, hogy gyorsan eltömik azoknak a szikla-képződményeknek a pórusait, amelyekbe beinjektálják, ezáltal nem kívánatos növekedést idéznek elő a nyomásban és gyorsan megakadályozzák az olaj bármiféle további kinyerését. Ezen kívül az is ismeretes, hogy ez az eltömödés egyrészt az oldhatatlan részecskéknek, mint pl. a fermentációból származó scjttörmelékeknek és nem élő baktériumoknak tulajdonítható, másrészt bizonyos számú áttetsző aggregátumnak vagy mikrogélnek, különösen, ha az oldatot a fermentléből kicsapott biopoljmerekből készítik.

Sokféle technikát javasoltak, hogy megjavítsák a xantán-gumi viszkozitását és/vagy szűrhetőségét és injektálhatóságát, beleértve a hőkezelést, flokkulálást (pelyhesítést), enzimes kezelést stb. akár szűréssel kombinálva pl. diatómaföldön keresztül, akár szűrés nélkül.

A 3 355 447 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban leírt folyamatban a folyadékot pH 7-9 közti értéken kezelik 65-77 °C hőmérsékleten legalább 20 percen át, azután hígítják és szűrik, így nyernek derített hidrofil kolloid oldatot.

A 3 591 578 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban egy fermentlé-kezelést imák le, amely magában foglalja a lé melegítését 80130 °C hőmérsékleten 10 perctől 120 percig terjedő időtartamon át pH 6,3—6,9 értéknél, így megnövekedik a viszkozitás.

A 3 729 460 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás oldat-kezelést vázol fel alkálikus pH-nál, módosított szerkezetet szolgáltatva.

A 2 330 697 lajstromszámú francia szabadalmi leírás egy kezelést ír le, amelyet 100 °C hőmérséklet fölött hajtanak végre 1 -300 percen át, ahol a sókoncentráció legalább 0,5 tömeg%, és az oldatot szűrik. A sós közegben kezelt polimer fizikailag különbözőnek mutatkozik azoktól a polimerektől, amelyet nem vetettek alá ilyen kezelésnek.

A 3 773 752 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban leírt folyamat a'fermentlé hígítását, egy koaguláns hozzáadását és ezt követő szűrését foglalja magában, mff a 3 801 502 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás valamely alkohol, valamely fenol vagy valamely nem-ionos felületaktív anyag hozzáadását ismerteti a hőkezelés folyamatán túl.

A 2 440 992 lajtromszámú francia szabadalom szerint a sótartalom kevesebb, mint 0,2 tömeg% és a hőkezelés 60 -98 °C hőmérsékleten megy végbe 2-től 60 percig terjedő időtartományban.

A közvetlenül ez előtt leírt folyamatok mindegyikében a hőkezelést vagy a fermentlé természetes pHján, vagy alkálikus pH-η hajtják végre.

A publikált egyesült királyságbeli szabadalmi bejelentés (GB 2 111 52OA) xantán-gumi oldat derítésének és szűrhetőségének javítására vonatkozik a nyers fermentlé kezelésével pH 2—7 közötti értéken tgy savas vagy semleges proteáz hatásos mennyiségével, majd a pH emelésével 8 és 13 értékek közé. kívánatosán 50 70 °C hőmérsékleten 0,5-161 10 óráig teijedő időtartamon át. Az I. táblázatban az összehasonlító I(c) példát, egy hatástalan kísérletet írnak le, amelyet enzim távollétében hajtanak végre 60 °C hőmérsékletnél pH 5,5 értéken 1 órán át.

A publikált 69 523 számú európai szabadalmi bejelentésben egy folyamatot írnak le egy xantán-gumi típusú biopolimer oldat koncentrálására ultracentrifugálással. Nyers fermentlevet vagy porból helyreállított oldatot alkalmaznak, adott esetben tisztított (ámbár semmiféle tisztítási technika részletei nincsenek közzétéve).

Az 1 488 645 számú egyesült királyság-beli szabadalmi leírás(publikáit francia szabadalmi bejelentés száma 2 318 926 a xantán gumi fermentlé viszkozitása növelésére orientálódik 99-104 ”C hőmérsékleten történő hőkezelés útján, a kritikus időtartam 1töl 5 percig tart, a pH érték 6-7. A szú'rhetőségi jellemzőkre nincs megadva utalás, de amint később látni fogjuk, a nem elegendő időtartamú hőkezelés hatástalan a szűrhetőség növelésére.

A 4 299 825 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás nyers Xanthomonas heteropoliszacharid fermentlé derítésére és koncentrálására vonatkozik szűréssel és ultraszűréssel. A fermentlevet a szűrés előtt alá lehet vetni hőkezelésnek 60-150 °C hőmérsékleten 0,3-tól 3 óráig teijedő időn át. A hőkezelés pH-ja pontosan nincs meghatározva, igy a 6,5 és

7,5 közötti természetes pH-η hajtják végre. A derített oldat pH-ja azonban 6 és 9 között van, sav vagy bázis hozzáadásával beállítva. '

Enzimes eljárást is javasoltak a xantán gumi vizes oldata injektálhatóságának és szűrhetőségének javításához.

A 3 966 618, 4 119 491 és 4 165 257 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások proteáz típusú enzimet alkalmazó kezelést imák le. Ezek a kezelések nem teszik lehetővé teljesen az oldhatatlan fehérje-szerű vegyületek jelenlétével kapcsolatos csomók problémájának lgyőzését.

A 39 962 lajstromszámú európai szabadalmi leírásban a Pellicularia filamentosa-ból és/vagy Pellicularia sasakiiból származó 0-1,3-glukanázt és proteáz aktivitást mutató komplex enzimet alkalmazó kezelést írnak le.

Végül a 2 491 494 és 2 506 328 számú publikált francia szabadalmi bejelentések poliszacharázt, és proteázt kombinált poliszacharázt alkalmazó enzimes kezelést javasolnak. Azt találták, hogy a pusztán poliszacharázzal végzett kezelésnek van hatása, de csak korlátozott mértékben. A kevert poliszacharázjproteáz típusú enzim különböző pH körülmények között és Különböző hőmérsékeleten fejti ki hatását. ’

Találmányunk fo tárgya tehát a heteropoliszacharidok javított egy lépéses enzimes kezelés eljárása a heteropoliszacharídok injektálhatóságának és szűrhetőségének javítása érdekében a nélkül, hogy ezek kapacitása a viszkozitás növelésében jelentősen módosulna, az azonos kezeletlen oldatokkal összehasonlítva.

Röviden a jelen találmány heteropoliszacharid oldatok kezelését mutatja be enzimes úton, és ilyen oldatok érintkeztetését foglalja magában egy mutanázt tartalmazó enzim-komplex hatásos mennyiségével.

Részletesebben ismertetve a jelen találmány szerinti eljárást, a mutanázt az enzimek egy családját alkotja, amelyek fő közös vonása az a képességük, hogy megtudják támadni az 1,3-glükozid-kötést alfa-helyzetben. A mutanázokat megfelelő mikroorganízmus-tenyészetekkel állítjuk elő olyan tápközegen, amelynek fő szénforrása a Streptococcusokból, pl. a Streptococcus mutáns CBS 350-71-ből származó mután. Azok között a mikroorganizmusok között, amelyek mutatánzt hoznak létre, találjuk a Trichoderma harzianum-ot, a Penicillium funiculosumot, a Penicillium melinii-t és a Penicillium janthinellum-ot.

Azt a mutanázt tartalmazó anyagot, amelyet előnyösen alkalmazunk a találmány szerinti folyamatban, Trichoderma harzianumból nyerjük, Αζα_λ1,3-glukanáz/mutanáz/ készítményhez, amely az a-1,3-glukán hidrolízisére képes, a Trichoderma harzianum tenyészetét már leírták, pl. az 1 373 487 lajstromszámú brit szabadalmi leírásban.

A mikrobiológiai enzim-fermentációkban, főleg az optimális feltételek hiányában, általában számos enzímkomponens keletkezik viszonylag állandó tulajdonságokkal. A találmány egyik kiviteli formájában alkalmazott egyik tipikus kereskedelemben rendelkezésre álló anyagot NOVOZYM 234 védjeggyel hozza forgalomba a Novo Industri A/S. Ez az enzim a fő mutanáz aktivitás mellett celluláz, laminarináz, xilanáz, kitináz és proteináz aktivitást mutat. Ezek a többszörös enzimek hozzájárulnak azokhoz az eredményekhez, amelyeket a találmány szerinti folyamat segítségével nyertünk.

A találmány szerinti folyamatban alkalmazott heteropoliszacharidok hidrofil kolloidok, amelyeket a megfelelő mikroorganizmus működésével végbemenő szénhidrát-fermentációvalnyertünk. Az Ilyen mikroorganizmusokra példák lehetnek a Xanthomonas nemzetség baktériumai_; főleg a Bergey's Manual of Determlnative Bacteriology-ban (Bergey-féle kézikönyv a baktériumok meghatárázásához) (8. kiadás, 1974, Williams N.Willdns Co. kiadó, Baltimore), elírt fajok, úgymint a Xanthomonas begoniae, Xanthomonas campestrís, Xanthomonas Carote, Xanthomonas hederae, Xanthomonas incanae, Xanthomonas malvacearum, Xanthomonas papavericola, Xanthomonas phaseoli, Xanthomonas pisi, Xanthomonas vasculorum, Xanthomonas vesicatoría, Xanthomonas vitians, Xanthomonas pelargonli, az Arthrobacter nemzetség baktériumai, főleg az Arthrobacter stabilis,

Arthrobacter ciscosus fajok, az Erwinia nemzetség baktériumai, az Azotobacter nemzetség tagjai, főleg az Azorobacter indiens faj, az Agrobacterium nemzetség tagjai, főleg az Agrobacterium radiobacter, az Agrobacterium rhlzogenes és az Agrobacterium tumefacíens, a Sclerotium nemzetség gombái, főleg a Sclerotium glucanicum, Sclerotium rolfii és hasonlók.

Olyan tapasztalatokat ismertettek, hogy bizonyos fajok jelentős hatékonysággal képesek poliszacharidok előállítására. A Xanthomonas campestrís különösen alkalmas a xantán-guml szintéziséhez,

A fentebb említett nemzetségek mikroorganizmusait alkalmazva a szénhidrátok széles választékát lehet fermentálni, hogy a találmány szerinti folyamatban használt heteropoliszacharidot előállítsuk. A jellegzetes szénhidrátok a glükóz, szacharóz, fruktóz, maltóz, laktóz, keményítő és hasonlók. A szénhidrátok fermen tációját jellegzetesen vizes tápközegben hajtjuk végre, amely előnyösen 100 g/l-ig terjedő mennyiségben tartalmaz cukor-féleséget. A fermentációs tápközeg általában továbbá tartalmaz foszfor-forrást, magnézium-forrást, amely enzim-aktivátor, és nitrogén-forrást, amely lehet szerves vagy szervetlen, vagy eredetét tekintve kevert szerves/szervetlen nitrogén-forrás.

A xantán-gunük készítése számos közleményben és szabadalmi leírásban le van írva. Így pl. ilyenek láthatók a 3 020 206, 3 020 207, 3 391 060 és 4 154 654 lajstromszámú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban.

A fermentációs folyamat és a poliszacharld-termelés végén a fermentlé általában 15 -50 g/liter polimert tartalmaz, különböző más alkotórészekkel együtt, be leértve baktérium-sejteket, sejt-törmeléket, maradék fehérjéket és ásványi ionokat,

A biopolimereket a fermentléből kicsapással lehet kinyerni valamely kicsapószer, pl. izopropanol segítségével, ezt követi a szűrés és a szárítás.

A találmány szerinti eljárást olyan oldatokhoz is lehet alkalmazni, amelyeket kereskedelmi minőségű biopolimer vízben való oldásával nyertünk, de a találmány egy előnyös és kedvező kiviteli módja szerint, amely a kőolaj visszanyerésében való ezt követő alkalmazásra van szánva, a fermentációs folyamatból származó folyadék teljes egészét alkalmazzuk.

A mutanázt tartalmazó enzimet 0,1 5-30 tömeg% poliszacharidot tartalmazó vizes oldathoz adjuk, és a keveréket érlelésnek tesszük ki, rázással vagy anélkül szobahőmérséklettől 60 °C hőmérsékletig terjedő hőmérsékleten, előnyösen 25 °C hőmérséklettől 55 °C hőmérsékletig terjedő hőmérsékleten 4 24 óra közti időtartamon át vagy tovább, 3,5-től 7-ig terjedő pH tartományban. Előnyösen a pH-t 4,0 és 5,8 közötti értékre állítjuk be szervetlen vagy szerves sav hozzáadásával, ilyen lehet a kénsav, foszforsav, salétromsav, ecetsav, hangyasav és hasonlók.

Amikor a kezelendő oldatot a fermentléből izolált por újra-feloldásával készítjük, a poliszacharid-koncentráció előnyösen a 0,25-1,5 tömeg'X közti tartományban van.

Ha a teljes fermentlevet kezeljük az eddigiekkel megegyezően, a poliszacharid-koncentráció előnyösen

1,5 és 20 tömeg% között van. A termék lehet a teljes fermentlé maga, amely a fermentációból közvetlenül ered, amely esetben a poliszacharid-koncentráció 1,55 tömeg% között van, vagy lehet olyan fermentlé, amelyet hagyományos módon kb. 20 tömeg% poliszacharid tartalomra sűrítettek.

Az enzim-komplex mennyisége, amelyet a vizes oldathoz adunk, elegendő kell, hogy legyen az oldhatatlan poliszacharidok és a bakteriális sejttörmelék elbontásához.

Ez a mennyiség függ a komplex enzimaktivitástól, az oldhatatlan anyag mennyiségétől a kezelendő oldatban és az enzimes kezelés körülményeitől.

Amikor NOVOZYM 234 komplexet alkalmazunk, a xantán gumi tömegére vonatkoztatva 0,1 —3 tömeggé mennyiségű enzim általában elegendő. A megfelelő mennyiséget ki lehet számítani a tápközegben levő nitrogénre vonatkoztatva, amely lényegében a biomasszából származik. 20-150 g, előnyösen 40-100 g közötti mennyiségű enzim 100 g nitrogénre általában elegendő mind a bakteriális maradékok, mind a nem baktérium-eredetű oldhatatlan anyagok elbontásához.

A találmány szerinti enzimes kezelés alkalmazható olyan poliszacliarid oldatokhoz is, amelyeket előzőleg már derítettek az ismert módszerek valamelyikével, pl. pasztőrözéssel, centrifugálással, diatóma-földön történő szűréssel stb.

A találmány egyik kiviteli módjában a poliszacharid-oldatot, előnyösen teljes fermentlevet, hőkezelésnek vetünk alá vagy az enzimes kezelés előtt, vagy az után, előnyösen az enzimes kezelés előtt, 60-150 C hőmérsékleten 5 perc és 2 óra közti időtartamon át. Úgy találtuk, hogy a hő kezelés és az enzimes kezelés kombinációja jelentősen hatásos derítés! eljárást szolgáltat a xantán-gumi oldatokhoz. Különösen előnyös eredményeket nyertünk a viszkozitás-növelő erővel, szűrhetőséggel és injektálhatósággal összefüggésben a fermentlé hőkezelésével 3,5 és 6,2, előnyösen 4 és 5,5 közti pH tartományban. 60 és 110 °C, előnyösen 80 és 100 °C közti hőfoktartományban, 5 és 60 perc, előnyösen 15 és 30 perc közti időtartományban, ezt követte az enzim-komplexszel való kezelés.

Az enzimes kezelés hatására képződő heteropoliszacharid oldatok, valamint az ilyen oldatokból izolált porok különösen alkalmasak minden olyan esetben, amely derített termékeket igényel, pl. a kőolaj másodlagos és harmadlagos kinyeréséhez szolgáló műveletekben.

A hígított oldat kis pollszacharid-koncentrációval hátrányos, mivel azt nem lehet gazdaságosan szállítani. A por formájú polimer szintén problémákat jelent a visszaoldás szükségessége miatt az alkalmazás színhelyén. Bizonyos esetekben előnyös a biopolimer koncentrált oldatát előállítani. Ezt a koncentrálást hagyományos módszerekkel lehet véghez vinni, mint pl. bepárlással vagy ultraszűréssel, az utóbbi módszer az előnyös, mivel gazdaságosabb és lehetővé teszi ismert módon és ipari méretekben a kis molekulasúlyú molekulák elkülönítését a nagy molekulasúlyú molekuláktól, valamint a polimerek koncentrálását a nélkül, hogy azok Teológiai tulajdonságai módosulnának. Főleg azt bizonyítottuk be, hogy az ultraszűrés még nagy sebességi gradiensnél sem hat hátrányosan a viszkozitás-növelő erőre és az oldatok szűrhetőségére.

Az ultraszűréssel való koncentrálást ismert módszerek és berendezések alkalmazásával lehet végrehajtani, így pl. lemez ..spirálos vagy csöves berendezések. Előnyös az olyan hornyolt lemez berendezés, ahol a polimert nagy sebesség-gradiensnek lehet kitenni (1000-100 000 s'¹), jelentősen csökkentve a kompozíció látszólagos viszkozitását, amely lehetővé teszi a gyors szállítást nagy felület-területű ipari berendezésben (10- 50 m²-es egységek), valamint egy javított átviteli (transzfer) műveletet. Ilyen típusú berendezést írnak le a már publikált francia bejelentések és szabadalmi leírások, pl. 2 127 155, 2 141 417, 2 392 696, 2 400 380 és 2 471 507 számúak. Kereskedelemben hozzáférhető membránokat is lehet alkalmazni ezekkel együtt, pl. cellulóz-eredetű vagy szervetlen membránok, vagy polimer membránok, mint pl. poliamid, polibenzimidazol, akril-kopolimer, poliakrilnitril-, poliszulfon, polivinilidén-fluorid, vagy komplex polielektrolitok, amelyek kizárási küszöbértéke 10-tol 100 000-ig terjed.

Az átáramlás a hőmérséklet, a nyomás, a folyási sebesség, és a biopelimer viszkozitásának és koncentrációjának függvénye, ez 5- 50 l/óra.m^J közti tartományban van 0,5-5 m/sec lineáris sebességnél. Hőmérséklettartományként a szobahőmérséklettől kb 80 °C hőmérsékletig terjedő tartomány, nyomástartományként a 9,5.10⁴ Pa - 1,5.10⁶ Pa, előnyösen 9,5.10⁴ Pa - 6.10⁵Pa közötti tartomány az előnyös.

Az ultraszűrés általában 70—180 g biopolitner koncentrációk elérését teszi lehetővé 1 kg fermentlére számítva. Ha az enzimkomplexet az ultraszűrés előtt adagoljuk, az enzimes reakció folytatódik a polimerkoncentrálási fázis során.

A találmány egy másik kiviteli módja szerint a poiiszacharid-oldatot tovább tisztíthatjuk dialízises szűréssel, vizet adva hozzá folyamatosan vagy időszakosan az ultraszűrés során vagy azután olyan sebességgel, amely lényegében megfelel az ultraszűrésből származó szűrlet eltávolítás! sebességének. Az enzimes lebomlás reakciójából eredő kis molekulasúlyú molekulák ilyen módon eltávoznak. Az így tisztított termék váratlanul emelt kapacitással rendelkezik a viszkozitás növelésére.

A találmány szerinti kezelést végre lehet hajtani folytonosan vagy nem folytonosan, teljessé lehet tenni a fermentációs berendezésben, vagy az alkalmazási helyen, pl. a kőolaj-kút szomszédságában. A találmány egyik előnyös kiviteli módjában a folyamatot egy egyesített kezelésben végezzük, beleértve a hőkezelést savas közegben, enzimes kezelést, koncentrálást ultraszűréssel a folytonos mosással történő tisztítással együtt.

Arra Is rájöttünk, hogy a hőkezelés savas tápközegben enzimes kezeléssel kombinálva javítja az ultraszűrés kivitelezését a hőkezelés nélküli összhangban levő megoldás. Az ultraszűrő végeinél levő azonos nyomásesésnél végezve a műveletet a hőkezelés savas közegben sokkal koncentráltabb biopolimer oldatokat szolgáltat nagyobb betáplálást sebességnél. Ilyen módon lehet 200 g/kg, sőt akár 300 g/kg koncentrációkat elérni a fermentlére számítva.

A jelen találmány egy másik kiviteli módjában a poliszacharidot és az enzim-komplexet tartalmazó porkészítményt állítunk elő. Az ilyen készítmények tartalmazhatnak pl. 0,1—3 tömeg% enzimet és 9799,9 tömeg% polisz.,charidot.

Ezeket a szilárd készítményeket közvetlenül adhatjuk be a vizes folyadékba, hogy a szándékozott alkalmazáskor híg oldatot készítsünk, és az enzimes reakció a poliszacharid oldhatóvá tételének sebességével megy végbe, feltéve, hogy a feloldáshoz használt víz pH-ja megfelelően van beállítva leghatásosabb értékére. '

A találmány szerinti kezelésből származó heteropoliszacharid-oldatok, akárcsak az ezekből az oldatokból Izolált porok, használhatók minden xantán-tipusú gumi alkalmazási területen, és még jellemzőbb módon olyan alkalmazási területeken, ahol derített és tisztított termékek szükségesek, pl, az élelmiszer- és gyógyszeriparban, valamint a kőolaj külső segítséggel támogatott kinyerésének céljaira. ’

Abból a célból, hogy részletesebben bemutassuk a jelen találmányt és annak előnyeit, a következő kiviteli példákat nyújtjuk, érthető azonban, hogy ezek csak a szemléltetést szolgálják és semmilyen módon nem korlátozó jellegűek.

1. PÉLDA g/liter xantán-gumit tartalmazó fermentlevet használunk, amelyet Xanthomonas campestris-t alkalmazó szénhidrát-fermentációval nyerünk.

A fermentlé egy részletét ultraszűréssel (800 ford/perc) koncentráljuk 112 g biopolimer/kg fermentlé koncentrációra, UFP 10 modult használva, amelyhez az IRIS 3038 membránok illeszkednek (a Rhone-Poulenc Recherches Co. védjegyei).

Egy másik részletet pH 5,5-re állítunk be koncentrált kénsav hozzáadásával, majd hőkezelünk 100 °C hőmérsékleten 15 percen át. Hűtés után a fermentlevet ultraszűréssel koncentráljuk 112 g/kg koncentrációra hasonló módon, mint ahogyan ezt az első részletnél végeztük.

A koncentrált fermentlé minden kg-jához 1,1 g NOVOZYM 234-et (a Novo Industri A/S védjegye) adunk. A keveréket 30 °C hőmérsékleten 14 órán át tartjuk, keverés közben, majd szobahőmérsékletre hűtjük.

Az ilyen módon kezelt fermentléből az 1000 ppm xantángumi koncentrációjú oldat, amely 5 g/liter NaCl-t is tartalmaz, viszkozitását meghatározzuk, az oldat turbiditásával együtt 1000 ppm-nél.

A viszkozitás méréseket Brookfield viszkozimétert alkalmazva hajtjuk végre, amely UL adapterrel van felszerelve, 25 · C hőmérséklete, 7,3 s’* nyírási sebességnél.

A turbiditást az optikai sűrűség mérésével határozzuk meg 650 nanométernél 4 cm optikai úton át. '

A nyert eredményeket az I. Táblázatban mutatjuk be.

I. TÁBLÁZAT

	Viszkozitás (m Pa.s) Optikai sűrűség
NOVOZYM 234-el kezelve, hőkezelve, hőkezelés nélkül	42,5	0,415
100 °C hőmérsékleten kezelve pH 5,5 értéken, ez után kezelve NOVOZYM 234-el	63,1	0,144
100°C hőmérsékleten kezelve pH 5,5 értéken, nines kezelés NOVOZYM 234-el (összehasonlító példa)	59,5	0,749

2. példa g xantángumit 1 kg fermentlében tartalmazó fermentlevet folyamatosan állítunk elő 15,6 g/kg-os nyers fermentlé ultraszűréses koncentrálásával, ennek egyes frakcióit azután pH 5,5 értéken, 15 percen át 100 °C hőmérsékleten kezeljük, míg más frakciókat nem vetünk alá hőkezelésnek. A koncentrált fermentlé bizonyos 1 kg-os frakcióihoz 1 g NOVOZYM 234-et adunk. A keveréket 40 °C hőmérsékleten 14 órán át tartjuk keverés mellet, majd szobahőmérsékletre hűtjük. Átöbb frakciókhoz nem adunk enzimet.

Meghatározzuk a fentebb említett kezelések hatását a szűrhetőségre és az injektálhatóságra az alábbiakban leírt vizsgálati módszerekkel, és összehasonlítjuk olyan azonos fermentlevekkel, amelyeket nem vetünk alá enzimes kezelésnek.

A nyert eredményeket a II. Táblázat tartalmazza.

Áramlási- vagy szűrhetőségl vizsgálat állandó áramlási sebességnél.

Ez a vizsgálat kimutatja a csomósodás (eltömődés) tünetét, amely végbemehet a híg biopolimer oldat egy kőolaj-lelőhelybe történő injektálása során, így az a kőolaj külső segítséggel megoldott kinyerésében alkalmazandó biopolimer alkalmasságának megítélésére szolgál.

A vizsgálat alapelve a híg oldat cirkuláltatásából áll állandó áramlási sebességénél egy kalibrált szűrőn keresztül. A biopolimer áthatolása által a szűrő végeinél előidézett nyomásesés jellemzi a biopolimer szűrhetőségét.

Hogy figyelembe vehessük a területen alkalmazott körülményeket, az oldatokat azonos viszkozitásnál (és nem azonos koncentrációnál).

A vizsgálatokat a következő körülmények között hajtjuk végre:

(i) Hőmérséklet: 30 °C, (ii) Áramlási sebesség: 22,5 ml/óra, (iii) Millipore szűrők, 47 mm átmérővel, pórus-átmérők, 3 pm, 8 pm, 12 pm, (iv) Az oldat készítése: a fermentlevet sós vízzel (50 g/1 NaCl és 5 g/1 CaCl₂) hígítjuk úgy, hogy a nyert oldat viszkozitása 35 mPa.s legyen (Brookfield viszkoziméter alkalmazásával mérve, UL adapterrel 30 °C hőmérsékleten, 7,3 s¹ nyírási sebességgel), és (v) A nyomásesést, Δρ-t úgy méljük, hogy 350 ml oldatot leszűrünk. Ha a nyomás meghaladja az 50 millibart (~4,7.10³Pa), a zárójelben levő számok jelzik azt a szűrt oldat-térfogatot, amikor a nyomás elérte az 50 millibart.

Az injektálhatósági vizsgálat állandó nyomásnál

Ez a vizsgálat a híg biopolimer oldatok injektálhatóságát határozza meg. Az alapelv az oldatok állandó nyomáson történő cirkulálásából áll egy kalibrált szűrőn keresztül. Az áramlási térfogat az idő függvényében jellemzi az injektálhatóságot.

A műveleti körülmények a következők:

(1) Millipore-szűrők, 47 mm átmérővel 0,8 pm és 8 pm közti pórus-átmérőkkel, fii) Nyomás, 3 bar (~ 2,8.10^s Pa), (iii) Az oldat készítése: azonos azzal, amelyet a korábbi konstans áramlásos szűrhetőségl vizsgálatnál alkalmazunk, (iv) Viszkozitás 35 mPa.s (Brookfield-Ul adapter 30^bC7,3s¹), és (v) 1000 ml oldat áthatolási idejét jegyezzük fel.

198.530

Ha ez az idő meghaladja a 10 percet, a zárójelben levő értékek jelzik a leszűrt térfogatot.

II. TÁBLÁZAT (Szűrhetőség)

Kezelés Szűrés közbeni nyomásesés (Δρ) állandó áramlási

Optikai sűrűség, sebességnél, millibarokban

1000ppm-es oldat

100°C/15 perc pH 5,5	NOVOZYM 234	3 gm	8 gm	12gm
igen	nem	50	44	6	0,848
igen	igen	(22,5 ml) 35	H,5	1,8	0,171
nem	igen	50	28,4	3,1	0,390
nem	nem	(83 ml) eltömödés	0,860

II. TÁBLÁZAT (folytatás) JlnjektálhatóságJ___

Kezelés 1000 ml oldat áthatolási Ideje 3 bar nyomásnál (percben)

l00°C, 15 perc pH 5,5	NOVOZYM 234	0,8 gm	],2gm	3 gm	5 gm	8gm
Igen	nem	_		10 perc	10 perc	1 perc
				(260 ml)	(645 ml)	7 sec
Igen	nem	10 perc	9 perc	1 perc	32 sec	—
		(910 ml)	18 sec	21 sec
nem	igen	—	10 perc	10 perc	10 perc	48 sec
	*		(210 ml)	(450 ml)	(740 ml)
nem	nem		e	11 ö m ő d é	s

3. PÉLDA ' ·

Ez a példa az enzim-kezelés hatását mutatja be a kezelt fermentléből kicsapott xantán-gumi porokból nyert híg oldatok Injektálhatóságára.

A NOVOZYM 234-el a 2. példa szerint kezelt fermentléből a biopolimert izopropanollal történő kicsapással izoláljuk. A rostokat mossuk, szárítjuk és megőröHük.

összehasonlítás céljából a biopollmert izoláljuk III ugyanazon fermentlé egy másik frakciójából, de még az enzimes kezelés előtt. ’ g port hígítunk sóoldatban Waring keverő (blender) segítségével úgy, hogy az igy nyert oldat 35 mPa.s viszkozitású legyen, és a sókoncentráció 50 g/1 legyen NaCl-re és 5 g/1 CaClj-re.

Az oldatok mindegyikét az injektálhatósági vizsgálatnak vetjük alá, ahogyan ezt az előző példában leírtuk. Az eredményeket a III. Táblázatban közöljük:

TÁBLÁZAT

Injektálhatósági vizsgálat állandó nyomáson (3 bar), 1000 ml oldat áthatolási Ideje 35 mPa.s-nél az első szűrőkön keresztül (mikronban)

	0,8 gm	1,2 gm	3 gm	5 gm
Kezeletlen fermentlé rostjai	-	lOperc (220 ml)	lOperc (905 ml)	30 sec
•NOVOZYM 234-el kezelt fermentlé rostjai	10 perc (580 ml)	1 perc 52 sec	32 sec	19 sec

198.530

4. PÉLDA kg tisztított fermentlevet, amely 15,6 g xantán-gumit tartalmaz 1 kg fermentlére számítva, 15 percen § át hőkezelünk 100 °C hőmérsékleten pH 5,5 értéknél.

kg így kezelt és 40 °C hőmérsékletre lehűtött fermentléhez 1 g NOVOZYM 234-et adunk és az oldatot 40 °C hőmérsékleten tartjuk 10 órán keresztül.

A fermentlevet ezután ultraszűréssel koncentráljuk UFP 2 modulban (a Rhone-Poulenc Recherchers Co. 10 védjegye), amelyhez acetonitrilből készült IRIS 3038 A membránokat illesztünk, amely membránoknak szűrési felülete 0,022 m². A fermentlevet 80 g/kg fermentlé gumitartalomig koncentráljuk.

100 g fermentlé-mintát veszünk az állandó sebessé- _ gű injektálhatóságivizsgálathoz.

A megmaradó fermentlevet folyamatosan mossuk (dia-szűrés) 55 °C hőmérsékleten 5-szörös súlyú ionmentesített vízzel a fermentlére számítva azonos berendezésben, és újra koncentráljuk 80 g/kg-ra. A mosás és a végső koncentráció függvényében a nitrogén mennyisége a visszamaradt oldatban annyira lecsökken, hogy eredeti tartalmának csak 20%-át éri el a művelet befejezésekor.

Az Injektálhatóásgi vizsgálat eredményeit állandó áramlási sebességgel a IV. Táblázatban közöljük, és összehasonlítjuk az ultraszűréssel koncentrált, azonos, de hővel és enzimmel nem kezelt fermentlé eredményeivel (kontroll).

IV. TÁBLÁZAT

A fermentlé A vizsgált oldat Szűrhetőség: állandó áramlási

természete	Koncentráció (ppm)	Viszkozitás mPa s)	sebességnél, a nyomásesés (Δρ) millibar-bán
3 pm	8 pm 1	2 pm
Koncentrálás	815	35	50	44	6
UF-el			(22,5 ml)
Kezelés NOVOZYM
234-el. Koncentrálás	815	35,3	37	12,1	1,7
UF-el
Kezelés NOVOZYM
234-el. Koncentrálás	750	37,2	35,1	11,4	1,8
UF-el, Diaszűrés

Miközben a találmányt a különböző előnyös kivi- 35 teli módok alapján leírtuk, a gyakorlott szakember fel tudja mérni, hogy különböző módosításokat, helyettesítéseket, elhagyásokat és változtatásokat lehet végezni anélkül, hogy eltérnénk a találmány szellemétől. Következésképpen a szándékunk, hogy a jelen találmány oltalmi körét kizárólag a következő igény- 40 pontok által meghatározott oltalmi kör határolja be.

Claims (7)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás heteropoliszacharidok vizes oldata szűrhetőségének javítására enzimes kezeléssel, azzal jellemezve, hogy adott esetben fermentlében levő, heteropoliszacharid 0,15—30 tömeg%-os vizes oldatát 3,4 es 6,2 közötti pH-értéknél, 60-110 °C-on 5-60 percig hőkezeljük, a kapott oldatot adott esetben koncentráljuk, majd 3,5 és 7 közötti pH-értéknél, legfeljebb 60 °C-on legalább 4 óra hosszat 0,1—3 tömegé a-l ,3-glukanázzal kezeljük, és kívánt esetben porózus membránon diaszűréssel tisztítjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jel

   1 e m e z v e , hogy heteropoüszacharidként xantán-gumit alkalmazunk.
3. 3. Az 1. Igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kezelendő vizes oldatként xantán-guml fermentlevét alkalmazzuk.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kezelendő vizes oldatként ultra szűréssel koncentrált fermentlét alkalmazunk.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oldatot az enzimmel való érintkeztetés előtt ultraszűréssel koncentráljuk.
6. 6. A 4. vagy 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy az ultraszűrést 1000-1000/inásodperc fordulatszámmal végezzük.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kezelendő vizes oldathoz 20150 g enzimet adagolunk a biomasszában levő 100 g nitrogénre számítva.